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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)智能巡檢中的應(yīng)用研究
王大蕾 2022/9/7 15:03:11
（接上頁）。
（5）用戶與電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)互動。
2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電網(wǎng)智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)架構(gòu)
國家電網(wǎng)科技規(guī)劃中，提及了配電網(wǎng)智能巡檢系統(tǒng)研究，要求創(chuàng)新配電網(wǎng)巡檢模式，以智能化操控代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工巡檢模式，實(shí)現(xiàn)自動化巡檢并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，通過無線模塊傳輸現(xiàn)場設(shè)備作業(yè)數(shù)據(jù)。另外，對于采集到的設(shè)備作業(yè)狀態(tài)信息，能夠自動完成故障診斷。按照這些系統(tǒng)開發(fā)要求，本文選擇物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，按照輸變電設(shè)備運(yùn)行周期，引入全生命周期管理方法，為設(shè)備配備傳感器，監(jiān)測各個階段運(yùn)行狀態(tài)，并將這些信息集中到一起，采用無線通信方式，發(fā)送至配電網(wǎng)監(jiān)控中心，自動生成設(shè)備管控命令。如圖1所示為系統(tǒng)總體架構(gòu)。
圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)
該架構(gòu)按照操作內(nèi)容不同，將系統(tǒng)分為兩部分，分別是信息上傳、命令傳達(dá)，并且兩部分層次設(shè)置不同。
2.1.1 信息上傳
智能傳感器、RFID讀寫器等現(xiàn)場設(shè)備開啟作業(yè)模式，自動采集設(shè)備作業(yè)狀態(tài)信息，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，建立現(xiàn)場設(shè)備和本地服務(wù)器的通信連接。其中，使用到的無線傳感技術(shù)包括CAN無線技術(shù)，配合RS485通信技術(shù)，搭建了設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸通道�，F(xiàn)場設(shè)備作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至本地服務(wù)器后，經(jīng)過數(shù)據(jù)整理，發(fā)送至輸變電設(shè)備全景信息集成平臺。利用周期管理系統(tǒng)，對設(shè)備作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行診斷，并生成診斷結(jié)果。
2.1.2 命令傳達(dá)
此部分控制鏈路的設(shè)置，主要是為了實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)設(shè)備作業(yè)狀態(tài)的控制、現(xiàn)場巡檢工作的開展。由監(jiān)控層的管理終端向局域網(wǎng)發(fā)送操控命令，此部分命令的生成來自診斷結(jié)果和巡檢操控需求，通過CAN無線模塊和RS485通信模塊，將命令傳遞至監(jiān)控設(shè)備，最終轉(zhuǎn)入桿塔、變壓器等輸變電設(shè)備，或者是現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備。
2.2 智能巡檢終端設(shè)計(jì)
2.2.1 智能巡檢終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
配電網(wǎng)設(shè)備作業(yè)環(huán)境較為特殊，需要長期在外部環(huán)境中運(yùn)行，容易受到多種因素干擾，降低設(shè)備作業(yè)性能。例如，電氣、機(jī)械等。除此之外，自然環(huán)境也會對其作業(yè)狀態(tài)造成一定影響。在這些因素影響下，容易出現(xiàn)設(shè)備外觀異常，導(dǎo)線溫度過高，甚至發(fā)生斷股現(xiàn)象。配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備同樣會受到較大影響，核心設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中產(chǎn)生的電壓和電流超出正常作業(yè)范圍。所以，巡檢工作顯得尤為重要。本文提出的智能巡檢系統(tǒng)終端，針對巡檢期間故障多樣化特點(diǎn)，設(shè)置異構(gòu)狀態(tài)信息，將其作為設(shè)備故障診斷參考依據(jù)，與現(xiàn)場采集信息進(jìn)行比對，從人機(jī)交互模塊輸出診斷結(jié)果。如圖2所示為配電網(wǎng)智能巡檢結(jié)構(gòu)框圖。
圖2 配電網(wǎng)智能巡檢結(jié)構(gòu)框圖
該結(jié)構(gòu)框架加主要由微控制模塊、檢測模塊、圖像采集模塊、人機(jī)交互模塊、“GPS+北斗”雙模定位模塊、通信模塊、電源模塊、NFC身份識別模塊、RFID掃描模塊、巡檢任務(wù)及巡檢優(yōu)化策略接收管理模塊組成。其中，檢測模塊按照功能的不同，又分為5個子模塊，分別是地電波局部放電檢測模塊、超聲波局部放電檢測模塊、紫外局部放電檢測模塊、紅外測溫模塊、專業(yè)傳感器采集模塊。在微控制模塊作用下，對這些功能模塊進(jìn)行有效控制，從而完成電網(wǎng)設(shè)備作業(yè)狀態(tài)信息采集，利用通信模塊發(fā)送信息。為了實(shí)現(xiàn)全方位管理，本系統(tǒng)巡檢終端增加了“GPS+北斗”雙模定位模塊，能夠有效定位員工位置和故障設(shè)備位置，支持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時采集和存儲，能夠有效識別用戶身份，從而為系統(tǒng)安全作業(yè)提供保障。整個終端由電源模塊提供電能，該模塊支持戶外連續(xù)供電。另外，在RFID掃描模塊作用下，實(shí)現(xiàn)快速讀寫。
2.2.2 智能終端巡檢層次化設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)智能終端巡檢主要分為3個層次，分別是應(yīng)用層、通信層、采集層，結(jié)構(gòu)框架如圖3所示。
圖3 配電網(wǎng)層次化架構(gòu)
該架構(gòu)中，采集層位于架構(gòu)的最底端，利用智能巡檢終端，控制配電設(shè)備作業(yè)狀態(tài)，同時建立與配電設(shè)備的通信連接，在各個設(shè)備上安裝傳感器等設(shè)備，作為信息采集工具。通信層位于架構(gòu)的中間，以無線網(wǎng)絡(luò)GPRS/3G/4G/衛(wèi)星作為通信工具，創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集與交換系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)傳輸提供有效渠道。目前，5G通信模式在該系統(tǒng)中的應(yīng)用尚處于研究階段。應(yīng)用層位于架構(gòu)的頂端，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和分析，利用多種功能軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從中挖掘一些價值較高的信息，作為配電網(wǎng)設(shè)備作業(yè)狀態(tài)判斷依據(jù)，并生成巡檢任務(wù)，對巡檢（未完，下一頁）
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